低速肥大船舶尾流场数值模拟及阻力性能预报

该文以商用软件FLUENT为平台,以KVLCC2M算例为对象,进行了低速(Fn≤0.15)肥大船舶(Cb≥0.8)尾流场的数值模拟和阻力性能预报,考察了网格类型和湍流模式等因素对计算结果的影响,确定了工程适用的计算方法,并应用于VLCC、VLOC和16万吨油船的尾部流场模拟和阻力性能预报,与试验结果比较,吻合良好。     

有限植被群水流尾流场特征的数值模拟研究

绕植物群流动通常被简化为绕柱群流动问题,而多孔介质模型可用于概化植被对水流的影响.该文基于自主开发的自由表面水流计算模型HydroFlow(R),建立了多孔介质水流模型.该模型采用σ坐标变换捕捉自由表面,湍流模型选用SST k-ω两方程模型.开展了不同植被密度(Φ=0.03,0.1,0.22,0.38)及植被相对水深高...     

动态入流条件下带控制系统风力机的运行特性模拟

采用基于Open FOAM开发的ALMwindFarmFoam求解器,结合致动线模型与大涡模拟方法对动态入流条件下NREL-5MW风机的运行特性进行数值模拟,研究在不同的转矩控制同PI变桨控制的组合作用下,风力机的转速、转矩、输出功率及叶片气动载荷对动态变化入流风速的响应,并通过与未施加控制的风力机的输出结果对比,探究控制系统对风力机运行特性的影响。数值模拟结果表明:相对于传统的5区域转矩控制,改进后的6区域转矩控制同PI变桨控制的组合应用,使风力机在桨距角恢复阶段的控制失效问题得到解决;并且,风轮转速、气动转矩和输出功率均能较好地响应入流风速的变化,达到设定的运转水平;但在入流风速增加至额定风速的过程中,上述参数的响应均存在一定时间的滞后。此外,风轮叶片所受的气动载荷也由于控制系统的调节得到改善。     

串列三圆球绕流数值模拟

为了研究不同间距对串列放置的三圆球尾涡和湍动能的影响，本文选取在L=2．0D～4．0D（三为相邻球心之间的距离，D为圆球直径）范围内的5个不同间距进行了数值模拟，计算均在圆球Rep≈1000的条件下进行。结果表明：当L≤2．5D时，由于逆压梯度的影响，在第二个圆球滞止点附近捕捉到附体分离泡；由于第二个与第三个圆球的置入，展向压力梯度诱发第一个圆球背风面流动的展向输运，且随着圆球间距的增加流场的展向输运趋势减小，但涡的强度增大；第二个圆球与第三个圆球背风面流动没有明显的展向输运；湍动能的增量与圆球间距近似成平方规律。     

旋流泵内部不稳定流动数值模拟

为深入了解旋流泵内部不稳定流动情况,基于RNG k-ε湍流模型,运用CFX软件对3种流量下的旋流泵进行非定常计算,分析了不同流体域的涡核、湍动能分布情况以及内部压力脉动特性。结果表明：随着流量的增加,进口管路涡核逐渐减少;无叶腔内圈首尾相连的圆形涡带直径和流速逐步变大,无叶腔外圈涡核逐步分散;无叶腔向扩散管过渡区域的涡核尺度显著增大,隔舌处的涡核尺度亦逐步增大。小流量和额定流量下,高亮湍动能集中于无叶腔内圈,内部压力脉动主频为叶频;大流量下,高亮湍动能集中于无叶腔向扩散管过渡区域,主频为轴频。叶轮中非涡核区多集中于叶片迎水面,随着流量的增加,涡核分布逐步分散,非核区域增多;高亮湍动能在小流量下分布在叶片入口,额定流量下分布在流道中部,大流量下分布在叶片出口;叶片流道内的压力脉动主频始终为轴频。     

流动环境中二维铅垂射流的试验研究及数值模拟

使用超声测速仪（Micro ADV）对流动环境中二维铅垂射流进行了试验研究，得出了流速比为8时的流速分布图等资料。进而采用标准κ-ε湍流模型对该类流动进行数值模拟和对比研究，给出了涡心位置、分离点位置以及出露长度与射流比的函数关系式；并选用涡心和分离点两个断面，分析了κ方程和ε方程中诸项的作用，结果表明产生项和耗散项的贡献是主要的。扩散项的总贡献为零，只起到能量扩散作用。     

大气边界层入流下错列排布三风机气动性能数值模拟

随着风力发电领域的快速发展,世界范围内风电场的数量及规模都在不断地扩大.在紧密布置的风电场中,前排风机尾流的速度亏损对后排风机的功率输出和气动载荷均会产生较大的影响.该文基于美国国家能源部可再生能源实验室(NREL)在OpenFOAM平台上开发的SOWFA求解器,采用域前模拟法生成大气边界层入流,结合致动线模型与大涡模...     

吴淞口波浪场数值模拟

针对吴淞口水深变幅较大，岸线曲折多变，又存在导堤和航道等水利设施的特点，本文采用能够综合波浪折射、绕射、反射、破碎、非线性色散等因素的CGWAVE缓坡方程模型，模拟了吴淞口二维单频波波浪场并取得了较为合理的计算结果。     

基于CFD的羽毛球飞行三维气流场数值模拟

针对羽毛球飞行的气流特性，首次在Gambit建模软件环境下采用布尔运算等功能，建立了以标准天然羽毛球为原型的等比例羽毛球体与其周围圆柱体范围域构成的三维模型。基于计算流体力学（CFD）理论及RNG k—ε紊流计算模型，运用Fluent软件对羽毛球飞行时周围空气流动形成的气流场进行了数值模拟计算。根据数模结果，微观地剖析了羽毛球飞行的气流特性，发现了计算域内尤其是在球托背后的球身空间内存在明显的气流特性，气流速度变化明显且具有空间环状分布特征；相对压强以球身为界“外正内负”区别明显；动压表现符合基础理论，表征类似流速分布；矢量分布清晰地展示了球身空间内的气流组织以及引起羽毛球飞行时自转的旋转气流。     

基于多场耦合的堤坝稳定性数值模拟

堤坝是重要的防水建筑物之一,尤其是在洪水泛滥地区,其稳定性直接关乎下游人民生命财产安全。采用多场耦合理论,考虑了地下水流体力学方程,以及热力场和水力场的数值方程,分析了不同水位深度下坝体内部的温度、孔压以及位移的变化情况。研究成果表明,使用热传感器代替更昂贵的孔隙压力传感器来探测坝体渗流是可能的,但需要将传感器放置在不受每日温度变化影响的区域。同时,当水库出水速度最快时,FOS值最低,该阶段导致坝体稳定性从3.5降至3.0。     

漂浮式风力机的结构动力学响应

湍流风和波浪是影响漂浮式风力机安全最主要的客观因素。为分析漂浮式风力机在湍流风和波浪联合作用下的结构动力学响应,以NREL实测数据为湍流风场数据源,结合波浪作用,研究了风力机平台及各柔性部件的动力学响应。结果表明:漂浮式平台在纵荡方向响应较剧烈,垂荡和横荡方向响应可忽略不计,平台转动首摇方向较为剧烈;叶片根部挥舞方向力矩波动剧烈程度远大于摆振方向和俯仰方向,纵向剪力波动程度远大于横向剪力;塔尖在俯仰、横摇、偏航方向所受力矩量级较为接近,但初始时刻横摇方向力矩波动较为剧烈;塔基俯仰方向力矩波动剧烈程度远大于横摇方向。     

基于NUMECA软件的水轮机内流场数值模拟

在单方程模型的基础上,推导求出双方程湍流模型.并且运用NUMECA公司FINE系列软件采用单流道法,对HLA 616水轮机转轮内部流动特性进行数值模拟.对转轮及叶片上的速度和压力分布进行了分析.减少了计算时间,提高了计算效率.     

基于降低风力机叶片损伤的风电场优化调度

叶片是风电机组的核心部件之一,占风机总成本的20%,是影响风电机组运行寿命的重要因素。通过对叶片在几种不同载荷工况下叶根材料破坏时循环次数的计算,再结合线性累积损伤理论,得到了不同工况下的叶片损伤量。在同时考虑了风电机组叶片损伤、启停次数以及功率控制要求的条件下,建立了风电场的多目标调度模型;并采用二进制遗传算法(BGA)对该模型予以优化,获得了风电机组启停组合和目标功率值。在此基础上,再结合实际算例来验证该算法,通过合理的机组调度,实现了在保证输出功率控制要求的同时,来优化风电机组的启停、改善风电机组的运行寿命以及减少风电场电力系统的运行成本。     

轴流式水轮机导流罩与叶轮尾流流场仿真研究

文中提出一种新型轴流、悬浮式潮流能水轮机结构,为提高其潮流能利用效率,采用CFD技术对水轮机外围流线型导流罩内流场与叶轮尾流场进行数值仿真研究。通过对比拟定的10种不同线型导流罩,发现收缩段和扩散段的进出口曲线前后连接点比例mx为0.3的双三次曲线导流罩内流场更加稳定、均匀。为进一步研究导流罩的聚能作用与叶轮尾流场的速度分布情况,实施了有、无导流罩工况下水轮机的数值仿真,结果显示:距离叶轮下游边缘1.25D(D为叶片直径)以内的流场域流速有显著的改变,且加装双三次曲线0.3mx=线型导流罩,水轮机较敞水工况输出功率提高约29%。相关的拖曳水池模型试验验证了数值仿真方法的有效性。     

风力发电机无张力灌注桩基础数值分析

无张力灌注桩基础是一种新型的风机基础型式,特别适用于湿陷性黄土的地质条件,相对于传统基础,优化了结构型式、降低了造价。结合红寺堡风电场风机基础设计,通过有限元分析的方法,建立无张力灌注桩风机基础的有限元分析模型,对极端工况下基础的应力、位移、地基应力与沉降等进行了计算分析,为完善风机基础结构设计提供了依据,可供同类地质条件下风机基础结构的优化设计参考借鉴。     

混流式水轮机内三维定常湍流数值研究

基于 k-ε紊流模型和三维时均N-S方程,进行了混流式水轮机全流道的三维定常湍流计算.捕捉到了水轮机过流部件内的流场和非最优工况下转轮通道及尾水管内的旋涡结构与演化特征等流动信息.结果表明,水轮机的全通道CFD分析能够较为准确地预测出水轮机过流部件内的性能参数及内部流场结构,所得到的结果对进行水轮机的水力设计或改型优化设计等研究具有重要的指导意义.     

新型梁板式风机基础数值模拟研究

为了弄清风力发电机梁板式基础的受力特性,结合尚义风电场实际工程,通过有限元分析的方法,按真实的三维情况建立梁板式风机基础的有限元分析模型,对其在极端工况下的基础应力、位移、地基应力与沉降等静力特性进行了计算分析.结果表明:新型梁板式基础可以代替传统的钢筋混凝土板式独立扩展基础,应用前景广阔.为完善基础结构设计提供了依据...     

风机基础环水平度控制方法探讨

通过分析风机施工中造成基础环水平度偏差的几种因素,进而提出相应的解决办法,以期达到有效控制施工工期、减少资源浪费的目的。     

混流式水轮机转轮叶片的自由曲面构造

针对混流式水轮机叶片传统木模图的缺陷,基于参数样条自由曲线造型理论,从叶片木模图所提供的数据出发,生成了叶片的数值模型,为进行叶片振动特性及相关力学特性的数值分析计算提供了原始依据。